Nature解读 | “三头六臂” 细菌免疫新机制

MIT/HHMI Michael T. Laub以及比利时布鲁塞尔自由大学(Université Libre de Bruxelles (ULB)) Abel Garcia-Pino等研究人员新发现一种细菌免疫蛋白（CapRel^SJ46）能够实现 “一对多” 应答[1]。

该蛋白能够通过重叠但不相同的区域来识别序列、功能以及结构都不相关的两种噬菌体蛋白（Gp54^Bas11与MCP），并抑制翻译过程（通过焦磷酸化tRNA），从而实现：1. 更强劲的免疫应答（有个叠加的激活强度）；2.更稳健的免疫（噬菌体不容易免疫逃逸）；3. 抵抗更多类型的噬菌体[1], [2]。

研究人员首先通过克隆筛选定位激活CapRel^SJ46的噬菌体蛋白-Gp54^Bas11，然后结合生化与结构等验证该有功能的直接结合；进一步通过与已知的CapRel^SJ46激活蛋白MCP比较[2]，解析了这种“一对多”的细菌免疫机制[1]。

该项工作2024年10月16日在线发表在Nature；研究人员表示该“一对多”免疫机制潜在很普遍，协调着细菌免疫系统与噬菌体的共演化[1]。

不同类型的细菌免疫系统[3]。

^Gp54Bas11和MCP噬菌体蛋白可以通过重叠但不相同的区域与^CapRelSJ46细菌免疫蛋白结合，启动免疫应答[1], [4]。

这种“一对多”的免疫机制潜在产生更稳健的免疫，增加噬菌体免疫逃逸难度[1]。

Comment(s):

该工作明确严谨地解析这种细菌免疫蛋白“一对多”的机制；这种“一对多”并不意外，毕竟蛋白实现强特异性比较困难，况且噬菌体蛋白如此多样。将来这种系统或许可以用于合成生物学，“编程”目的蛋白活跃程度。或者另一个角度，利用该机制设计高特异性并且不容易耐药的抗生素。

参考文献：[1]       T. Zhang et al., “A bacterial immunity protein directly senses two disparate phage proteins,” Nature, no. April, p. 2024.05.10.593582, Oct. 2024, doi: 10.1038/s41586-024-08039-y.[2]  T. Zhang et al., “Direct activation of a bacterial innate immune system by a viral capsid protein,” Nature, pp. 1–9, Nov. 2022, doi: 10.1038/s41586-022-05444-z.[3]    H. Georjon and A. Bernheim, “The highly diverse antiphage defence systems of bacteria,” Nat. Rev. Microbiol., vol. 21, no. 10, pp. 686–700, 2023, doi: 10.1038/s41579-023-00934-x.[4]    T. Kurata et al., “RelA-SpoT Homolog toxins pyrophosphorylate the CCA end of tRNA to inhibit protein synthesis,” Mol. Cell, vol. 81, no. 15, pp. 3160-3170.e9, 2021, doi: 10.1016/j.molcel.2021.06.005.

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08039-y